Una nuova ricerca rivela il passato freddo e ghiacciato di Marte

Un nuovo studio ha trovato importanti indizi nascosti nel suolo del Pianeta Rosso.

Recenti ricerche mettono a confronto il suolo della Terra e… Marte Lo studio suggerisce che il clima storico di Marte era freddo e subartico, simile a quello di Terranova. Lo studio si è concentrato sui materiali amorfi nel suolo del cratere Gale, che potrebbero essere stati conservati in condizioni quasi congelate, fornendo nuove informazioni sulle condizioni ambientali di Marte e sulla possibilità di vita su di esso.

Esplorare il clima passato di Marte attraverso il suolo terrestre

La questione se Marte un tempo ospitasse la vita occupa da decenni l’immaginazione degli scienziati e del pubblico. L’essenza di questa scoperta è quella di acquisire informazioni sul clima del pianeta vicino in passato: il pianeta era caldo e umido, con mari e fiumi molto simili a quelli del nostro pianeta? Oppure era troppo freddo e ghiacciato, e quindi forse meno adatto a sostenere la vita come la conosciamo?

Un nuovo studio ha trovato prove a sostegno di questa visione identificando somiglianze tra i suoli trovati su Marte e quelli trovati nel Terranova canadese, una regione con un clima subartico freddo.

Bordo e fondo del cratere Gale visti dal rover Curiosity della NASA. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech

Approfondimenti dall’analisi del suolo del cratere Gale

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Comunicazioni con la Terra e l’ambiente Il 7 luglio, Gli scienziati hanno cercato del suolo sulla Terra contenente materiali simili a quelli trovati nel cratere Gale su Marte. Gli scienziati spesso utilizzano il suolo per rappresentare la storia ambientale, poiché i minerali presenti possono raccontare la storia dell’evoluzione di un paesaggio nel tempo. Comprendere di più su come si formano questi materiali potrebbe aiutare a rispondere a domande di vecchia data sulle condizioni storiche del Pianeta Rosso. Il suolo e le rocce del cratere Gale forniscono una documentazione del clima di Marte tra 3 e 4 miliardi di anni fa, durante un periodo di acqua relativamente abbondante sul pianeta, lo stesso periodo che vide la prima comparsa della vita sulla Terra.

“Il cratere Gale è un antico letto di lago e l’acqua era chiaramente lì”, afferma Anthony Feldman, scienziato del suolo e morfologo terrestre che ora lavora al DRI. “Ma quali erano le condizioni ambientali quando l’acqua era lì? Non ne troveremo mai una?” controparte.” “Direttamente sulla superficie di Marte, perché le condizioni sono molto diverse tra Marte e la Terra, ma possiamo osservare le tendenze in condizioni terrestri e usarle per cercare di estrapolare domande su Marte.”

Il sito di studio si trova negli altopiani di Terranova. Credito fotografico: Anthony Feldman/DRI

Sfide nell’analisi dei materiali marziani

Il rover Curiosity della NASA ha esaminato il cratere Gale dal 2011 e ha trovato un’abbondanza di materiale del suolo noto come “materiale amorfo a raggi X”. Questi componenti del suolo mancano della tipica struttura atomica ripetitiva che definisce i minerali e quindi non possono essere facilmente caratterizzati utilizzando tecniche convenzionali come la diffrazione dei raggi X. Quando i raggi X vengono sparati su materiali cristallini come il diamante, ad esempio, i raggi X si diffondono ad angoli distinti in base alla struttura interna del metallo. Tuttavia, la materia amorfa dei raggi X non produce queste caratteristiche “impronte digitali”. Curiosity ha utilizzato questo metodo di diffrazione dei raggi X per dimostrare che la materia amorfa dei raggi X costituisce tra il 15 e il 73% dei campioni di terreno e roccia testati al cratere Gale.

“Puoi pensare ai materiali amorfi ottenuti dai raggi X come alla gelatina”, afferma Feldman. “È una miscela di diversi elementi e sostanze chimiche che scivolano l’uno sull’altro”.

Il rover Curiosity ha anche condotto analisi chimiche su campioni di terreno e roccia e ha scoperto che il materiale amorfo è ricco di ferro e silice ma privo di alluminio. Al di là delle limitate informazioni chimiche, gli scienziati non capiscono ancora cosa sia la materia amorfa, o cosa significhi la sua presenza in relazione allo storico ambiente marziano. Scoprire maggiori informazioni su come questi materiali misteriosi si formano e persistono sulla Terra potrebbe aiutare a rispondere alle domande persistenti sul Pianeta Rosso.

Studi sul campo che simulano le condizioni marziane

Feldman e i suoi colleghi hanno visitato tre siti alla ricerca di materiali amorfi simili ai raggi X: gli altipiani del Parco nazionale Gros Morne a Terranova, i Monti Klamath nel nord della California e il Nevada occidentale. Questi tre siti avevano terreni esposti alle intemperie che, secondo i ricercatori, erano chimicamente simili al materiale amorfo mostrato ai raggi X nel cratere Gale: ricco di ferro e silicio ma privo di alluminio. I tre siti hanno inoltre fornito una gamma di precipitazioni, nevicate e temperature che possono aiutare a fornire informazioni sul tipo di condizioni ambientali che producono materiale amorfo e ne incoraggiano la conservazione.

In ciascun sito, il gruppo di ricerca ha esaminato il terreno utilizzando l’analisi di diffrazione dei raggi X e la microscopia elettronica a trasmissione, che ha permesso loro di vedere i materiali del suolo a un livello più dettagliato. Le condizioni subartiche in Terranova hanno prodotto materiali chimicamente simili a quelli trovati nel cratere Gale, anch’essi privi di struttura cristallina. I terreni prodotti in climi più caldi come la California e il Nevada non lo erano.

“Ciò dimostra che lì è necessaria l’acqua per formare questi materiali”, afferma Feldman. “Ma le condizioni devono essere fredde e la temperatura media annuale è vicina allo zero, per preservare il materiale amorfo nel terreno”.

I materiali amorfi sono spesso considerati relativamente instabili, il che significa che a livello atomico gli atomi non sono ancora stati organizzati nelle loro forme finali, più cristalline. “C’è qualcosa nella cinetica – o nella velocità di reazione – che la rallenta in modo che questi materiali possano essere preservati su scale temporali geologiche”, afferma Feldman. “Quello che stiamo proponendo è che lo siano condizioni molto fredde, vicine al congelamento un fattore limitante nel movimento che consente a questi materiali di formarsi e preservarlo.

“Questo studio migliora la nostra comprensione del clima di Marte”, afferma Feldman. “I risultati suggeriscono che l’abbondanza di questo materiale nel cratere Gale è coerente con le condizioni subpolari, simili a quelle che potremmo vedere in Islanda, per esempio.”

Riferimento: “La materia amorfa ai raggi X ricca di ferro registra il clima passato e la persistenza dell’acqua su Marte” di Anthony D. Feldman e Elizabeth M. Hausrath e Elizabeth B. Rampe, Valerie Tu e Tanya S. Beretiazko, Christopher DeFelice e Thomas Sharp, 7 luglio 2024. Comunicazioni con la Terra e l’ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-024-01495-4